(57)【要約】  誘導機１を駆動する電力変換器２と、電力変換器２を制御する制御部５と、を備え、制御部５は、誘導機１にて検出された電流（ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑまたはｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊）と、電流に基づいて演算されたインバータ角周波数ωinvと、外部速度情報検出部１４にて検出された電気車の速度情報ωtrainと、に基づいて、誘導機１の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部３０と、電気車の速度情報ωtrainと２次抵抗温度検出部３０からの出力（偏差）とに基づいて、電力変換器２の駆動動作を停止する駆動停止信号Ｇstopを出力する駆動停止信号出力部３１と、を備えた駆動停止部１０を有する。
2011080822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導機を駆動する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記誘導機にて検出された電流と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、
前記電気車の速度情報と前記２次抵抗温度検出部からの出力とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、
を備えた駆動停止部を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記駆動停止信号出力部は、前記電気車の速度情報が所定の値以上の場合、前記停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記駆動停止信号出力部は、前記２次抵抗の温度が所定の時素以上継続した場合、前記停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両もしくは電気自動車も含む電気車などに用いられる交流回転機駆動を対象とする電力変換装置に関するものであり、特にモータの回転子の異常な温度上昇を検知して電力変換器の動作を停止してモータの故障を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電車用モータの場合、モータの回転子の発熱を抑制するために冷却用のブロアが付けられている。そのため、ブロアの吸入口が目づまりを起こした場合、冷却不足となるためモータの回転子が温度上昇して、回転子の絶縁破壊を起こしてモータが故障する場合がある。そのため、ブロアの吸入口が目づまりなどによって生じるモータの固定子あるいは回転子の異常な温度上昇を検知し、インバータの動作を停止することでモータの故障を未然に防ぐ必要がある。【０００３】
従来の技術として、例えば下記特許文献１には、誘導電動機のロータ（回転子）をモータのすべりと電流とから温度を演算する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８０１４２号公報（請求項１、「００１６」、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示される誘導電動機の回転子の温度を演算方法では、誘導機に速度センサが取り付けられていることが前提であり、つまり速度センサ付制御を採用した電力変換装置であった。そのため、速度センサが無ければ、正確に回転子側の２次抵抗値を推定できず、回転子側の温度も演算できない課題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、誘導機の速度センレス制御において誘導機の異常な温度上昇を検出することができる電気車の電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、誘導機を駆動する電力変換器と、前記電力変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記誘導機にて検出された電流と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、前記電気車の速度情報と前記２次抵抗温度検出部からの出力とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、を備えた駆動停止部を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、誘導機の速度センレス制御において誘導機の異常な温度上昇を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる駆動停止部を示す構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる２次抵抗温度上昇異常検知の原理を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかる駆動停止部を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる電気車の電力変換装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電気車の電力変換装置を示す構成図であり、図２は、本発明の実施の形態１にかかる駆動停止部を示す構成図である。図１において、本実施の形態にかかる電気車の電力変換装置は、主たる構成として、誘導機１を駆動させる電力変換器２と、電流検出器３ａ、３ｂ、３ｃと、制御部５とを有して構成されている。また、図１には、誘導機１と、外部速度検出部１４と、電力変換器２の直流のプラス（＋）側に接続されたパンタグラフ１２と、電力変換器２の直流のマイナス（−）側に接続された車輪１３とが示されている。
【００１２】
車輪１３には、電気車の速度を検出するために外部速度検出部１４が接続されているが、この外部速度検出部１４は、運転台の速度メータ、速度表示器の速度を表示するためにシステム的に備えられているものである。電流検出器３ａ、３ｂ、３ｃは、誘導機１に発生する相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。図１は、交流側の電流検出器３として、電力変換器２と誘導機１との接続する結線を流れる電流をＣＴ等により検出するものを記載しているが、他の公知の手法を用いて、母線電流など電力変換器２内部に流れる電流を用いて相電流を検出してもよい。なお、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係が成立するので、ｕ、ｖ２相分の検出電流からｗ相の電流を求めることもできるので、ｗ相の電流検出部３ｃを省略してもよい。もちろん、ｕ、ｗ２相分の検出電流からｖ相の電流を求めてもよいことは言うまでもない。
【００１３】
次に制御部５の構成を説明する。制御部５は、主たる構成として、ｄｑ／ｕｖｖ相変換部９と、電圧指令演算部８と、電流指令演算部４と、運転指令部１１と、ＰＷＭ制御部６と、積分部７と、駆動停止部１０とを有して構成されている。
【００１４】
なお、ｄｑ／ｕｖｗ相変換部９は、公知の通り、三相電流を回転直交二軸へ座標変換をするときに制御座標軸が必要となる。この制御座標軸の位相をθとすると、この位相θは、積分部７によってモータ速度ωを積分された値である。ｄｑ／ｕｖｖ相変換部９は、電流検出器３から得られた相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを位相θの回転直交二軸（ｄ−ｑ軸）（以下「回転二軸座標」と称する）上のｄ軸電流検出値Ｉｄ、ｑ軸電流検出値Ｉｑに座標変換する。座標変換されたｄ軸電流検出値Ｉｄ、ｑ軸電流検出値Ｉｑは、電圧指令演算部８に入力される。
【００１５】
外部速度検出部１４は、電気車の速度を検出し、検出された電気車の速度は、運転指令部１１に入力される。運転指令部１１は、入力された電気車の速度が駆動停止部１０に入力されるように単位変換を行う。例えば、検出された電気車の速度の単位が[ｋｍ／ｈ]であるとすると、運転指令部１１で係数を掛けてωtrain[ｒａｄ／ｓｅｃ]に変換され、電車の速度情報ωtrainとして駆動停止部１０に入力される。
【００１６】
また、運転指令部１１は、トルク指令τ＊を電流指令演算部４に出力し、電流指令演算部４は、（１）式に示すように、運転指令部１１からのトルク指令τ＊と、誘導機１のモータ定数および特性から決めることができる２次磁束指令φ＊と、モータ定数（モータの相互インダクタンスＭ、モータの二次インダクタンスＬｒ、および極対数Ｐ）とを用いて、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する。
【００１７】
【数１】
2011080822.tif 000003
【００１８】
また、電流指令演算部４は、（２）式に示すように、２次磁束指令と、モータ定数であるモータの相互インダクタンスＭとから、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊を演算する。
【００１９】
【数２】
2011080822.tif 000004
【００２０】
電流指令演算部４で演算されたｑ軸電流指令Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊は、電圧指令演算部８に入力される。
【００２１】
以下、電圧指令演算部８で行われる演算を（３）式〜（１１）式を用いて説明する。まず、電圧指令演算部８は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊と、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊と、誘導機１のモータ定数（モータの二次インダクタンスＬｒ、およびモータの二次抵抗値Ｒｒ）とを用いて、すべり角周波数指令ωｓ＊を（３）式で演算する。
【００２２】
【数３】
2011080822.tif 000005
【００２３】
モータ角周波数ωは、誘導機１に速度センサを取り付けない速度センサレス制御であるため、ｄ軸電圧指令Ｖｄ*、ｑ軸電圧指令Ｖｑ*を入力とし、更にフィードバック信号として、１次ｄ軸磁束推定値ｐｄｓ、１次ｑ軸磁束推定値ｐｑｓ、２次ｄ軸磁束推定値ｐｄｒ、２次ｑ軸磁束推定値ｐｑｒ、インバータ角周波数ωinv、モータ角周波数ωを入力とする。電圧指令演算部８は、これら入力に基づいて、各磁束推定値の微分値ｄｐｄｓ、ｄｐｑｓ、ｄｐｄｒ、ｄｐｑｒを（４）式で演算する。
【００２４】
【数４】
2011080822.tif 000006
【００２５】
電圧指令演算部８は、（４）式の各磁束推定値の微分値ｄｐｄｓ、ｄｐｑｓ、ｄｐｄｒ、ｄｐｑｒを積分して各磁束推定値ｐｄｓ、ｐｑｓ、ｐｄｒ、ｐｑｒを（５）式で演算する。
【００２６】
【数５】
2011080822.tif 000007
【００２７】
電圧指令演算部８は、各磁束推定値ｐｄｓ、ｐｑｓ、ｐｄｒ、ｐｑｒに基づいて、ｄ軸電流推定値ｉｄｓおよびｑ軸電流推定値ｉｑｓを（６）式で演算する。
【００２８】
【数６】
2011080822.tif 000008
【００２９】
電圧指令演算部８は、ｄｑ軸の電流推定値ｉｄｓ、ｉｑｓと、ｄｑ軸の電流検出値ｉｄ、ｉｑとから、ｄ軸電流誤差ベクトルｅｉｄおよびｑ軸電流誤差ベクトルｅｉｑを（７）式で演算する
【００３０】
【数７】
2011080822.tif 000009
【００３１】
電圧指令演算部８は、ｄｑ軸の電流誤差ベクトルｅｉｄ、ｅｉｑと２次ｄ軸磁束推定値ｐｄｒ、２次ｑ軸磁束推定値ｐｑｒとを入力とし、ロータ回転加減速演算値ａωを（８）式で演算する。ただし、ｋａｐはロータ回転加減速演算比例ゲインであり、Ｔａｐｉはロータ回転加減速積分時定数であり、ｓはラプラス演算子である。
【００３２】
【数８】
2011080822.tif 000010
【００３３】
電圧指令演算部８は、この（８）式で演算したロータ回転加減速演算値ａωを積分して、モータ角周波数ωを（１５）式で演算する。
【００３４】
【数９】
2011080822.tif 000011
【００３５】
電圧指令演算部８は、（３）式のすべり角周波数指令ωｓ＊と、（９）式のモータ角周波数ωと電力変換器１は出力する電圧指令の周波数に相当するインバータ角周波数ωinvを（１０）式で演算する。
【００３６】
【数１０】
2011080822.tif 000012
【００３７】
電圧指令演算部８は、インバータ角周波数ωinv、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊、およびｄ軸電流指令Ｉｄ＊に基づいて、回転二軸上のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を（１１）式で演算する。
【００３８】
【数１１】
2011080822.tif 000013
【００３９】
電圧指令演算部８は、（１１）式で演算されたｄｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊をＰＷＭ制御部６に出力するとともに、（１０）式で演算されたインバータ角周波数ωinvを積分部７に出力する。
【００４０】
積分部７は、公知の通り、三相電圧或いは三相電流を回転直交二軸へ座標変換をするときに、制御座標軸が必要となるが、任意の角周波数ωinvに基づいて回転二軸座標である制御座標軸の位相θを演算する。この位相θは、（１２）式に示すように、インバータ角周波数ωinvを積分することにより得られる。
【００４１】
【数１２】
2011080822.tif 000014
【００４２】
ＰＷＭ制御部６は、（５）より得られたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、（６）式より得られた位相θとを用いて、三相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を演算（（８）式を参照）するが、電圧指令の電圧位相θｖは、位相θより若干進んでいるので、以下の（１３）式から算出する。
【００４３】
【数１３】
2011080822.tif 000015
【００４４】
ＰＷＭ制御部６は、（１３）で得られた電圧位相θｖと、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊と、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とに基づいて三相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を（１４）式で算出する。
【００４５】
【数１４】
2011080822.tif 000016
【００４６】
ＰＷＭ制御部６は、電力変換器２がパルス幅制御を行うことができるように、三相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づくゲート信号を演算して電力変換器２に出力する。その結果、電力変換器２は、トルク指令τ＊に応じて誘導機１を制御する。
【００４７】
次に、本発明の最も重要な構成要素である駆動停止部１０について述べる。図２において、駆動停止部１０は、インバータ角周波数ωinv、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、電車の速度情報ωtrainを入力として、誘導機１の２次抵抗の温度上昇を検知して異常である場合、電力変換器２の駆動動作を停止するように駆動停止信号Ｇstopを出力する。図２に示される駆動停止部１０は、主たる構成として、２次抵抗温度検出部３０と、駆動停止信号出力部３１とを有して構成されている。２次抵抗温度検出部３０は、基準すべり角周波数演算部２６と、減算器１５と、比較器２４とを有しており、駆動停止信号出力部３１は、時素（１０ｓｅｃ）２３、論理積部２２、外部速度検出部の異常検知部（以下単に「検知部」と称する）１９とを有して構成されている。
【００４８】
なお、本実施の形態では、駆動停止部１０の演算にｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を用いているが、ｄ軸電流検出値Ｉｄ、ｑ軸電流検出値Ｉｑを用いてもよいことは言うまでもない。
【００４９】
基準すべり角周波数演算部２６において、掛算器１６は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊にモータの二次インダクタンス値Ｌｒを掛ける。除算器１７は、その掛けた値でｑ軸電流指令Ｉｑ＊を除算する。掛算器１８は、その除算した値に、モータの１１５度換算の二次抵抗値Ｒｒ_１１５を掛けて基準すべり角周波数を演算する。
【００５０】
減算器１５は、この基準すべり角周波数をインバータ角周波数ωinvから減算する。そのことにより、モータ角周波数ωが演算され、減算器２０は、そのωから電車の速度情報ωtrainを減算する。
【００５１】
比較器２４は、その減算した値（偏差＝モータ角周波数ω−電車の速度情報ωtrain）と、異常検知値ｆov（＝２×π×２Ｈｚ）とを比較し、偏差が異常検知値ｆovより大きくなったとき、誘導機１の２次抵抗の温度が異常に上昇していることを検知したとして、１を出力する。なお、比較器２４で比較する異常検知値ｆov（＝２×π×２Ｈｚ）は、誘導機１のモータ定数や構造、材料の絶縁の種類によって誘導機の温度限界値が決まるので、その温度限界値になる前に異常を検知できる値に設定する必要がある。
【００５２】
図３は、本発明の実施の形態１にかかる２次抵抗温度上昇異常検知の原理を説明する図である。以下、図３を用いて本発明の実施の形態にかかる異常検知の原理を説明する。
【００５３】
図３に示すように通常時は、モータ角周波数ωと電車の速度情報ωtrainとは、概ね同じ値となる。しかし、誘導機１の２次抵抗の温度が上昇し、２次抵抗の値が大きくなるとモータ角周波数ωは、２次抵抗上昇分を含むことになるため、電車の速度情報ωtrainよりかなり大きい値になる。そのことを利用して、本発明は誘導機１の２次抵抗の温度異常上昇を検知している。
【００５４】
図２において、比較器２４の出力値は時素（１０sec）２３に入力され、時素（１０sec）２３は、比較器２４の出力値１が１０秒以上継続したときに１を出力する。比較器２４の出力値を時素（１０sec）２３に通す理由は、モータ角周波数ωが空転や滑走時に大きく変化して電車の速度情報ωtrainより大きくなることもあるためである。例えば、誘導機の温度上昇は１０秒以上の時定数であり、空転や滑走などの速度変化は１〜２秒程度の急激な変化である。この２現象の時定数の違いを利用して、時素（１０sec）２３を設けることにより、空転時などにおけるモータ角周波数ωの変化を、温度上昇と誤検知することを防止することができる効果がある。
【００５５】
検知部１９は、電車の速度情報ωtrainを検出する外部速度検出部１４が故障したときに、温度上昇と誤検知することを防止するために設けられている。検知部１９の比較器２１は、電車の速度情報ωtrainが２×π×３０Hｚを超えたら１を出力する。そのことにより、温度異常上昇を検知することが可能である。
【００５６】
論理積部２２は、検知部１９からの値と時素（１０sec）２３の出力値とを取り込み、検知部１９の出力値が１であり、かつ、時素（１０sec）２３の出力値が１のときに、電力変換器２の動作を停止する駆動停止信号Ｇstopを出力する。電力変換器２は、その駆動停止信号Ｇstopを受けて駆動動作を停止する。なお、検知部１９からの値が１、かつ、時素２３からの値が０の場合、外部速度検出部１４が故障していたとしても誘導機１の二次抵抗の値は小さいため、論理積部２２から駆動停止信号Ｇstopが出力されることはない。
【００５７】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる電気車の電力変換装置は、速度情報ωtrainと、インバータ角周波数ωinvと、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊またはｑ軸電流検出値Ｉｑと、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊またはｄ軸電流検出値Ｉｄと、に基づいて、誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出し、この２次抵抗の温度が誘導機１の温度限界値を超える前に電力変換器２の駆動動作を停止する駆動停止部１０を備えるようにしたので、ブロアの吸入口が目づまりなどによって発生するモータの回転子（２次側）の異常な温度上昇を検知することができる。すなわち、誘導機１のセンサレス制御において、誘導機１の異常な温度上昇が発生した場合でも、この異常な温度上昇を検出することが可能である。その結果、誘導機１の２次抵抗の温度が誘導機１の温度限界値を超える前に電力変換器２の動作を停止して、モータの故障を防止することができ、誘導機１の長期使用が可能である。また、本実施の形態にかかる電気車の電力変換装置は、外部速度検出部の異常検知部１９を備えるようにしたので、電車速度情報検出部の異常時において、外部速度検出部１４が故障した際、誘導機１の２次抵抗の温度上昇と誤検出することを防止することが可能である。さらに、本実施の形態にかかる電気車の電力変換装置は、比較器２４の出力値１が１０秒以上継続したときに１を出力する時素（１０sec）２３を備えるようにしたので、空転や滑走が発生した際にモータ角周波数ωが大きく変化して電車の速度情報ωtrainより大きくなった場合でも、空転などによるモータ角周波数ωの変化を、誘導機１の２次抵抗の温度上昇と、誤検知することを防止することが可能である。
【００５８】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる電気車の電力変換装置を示す構成図であり、図５は、本発明の実施の形態２にかかる駆動停止部を示す構成図である。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５９】
図４において、実施の形態２では、第１の実施の形態と比較して、駆動停止部２５が異なる部分である。図５に示される駆動停止部２５は、第１の実施の形態にかかる駆動停止部１０と比較して、基準すべり角周波数演算部２７の構成が異なる。基準すべり角周波数演算部２７の演算に用いる２次抵抗値を、例えば、モータ温度限界値の２４０度とした場合に、このモータ温度限界値よりも低い値である２３０度換算の二次抵抗値Ｒｒ_２３０を用いることが特徴である。その結果、駆動停止部２５は、第１の実施の形態にかかる駆動停止部１０と比べて、減算器２０が不要となる。
【００６０】
より具体的には、減算器１５は、基準すべり角周波数演算部２７からの基準すべり角周波数をインバータ角周波数ωinvから減算する。そのことにより、モータ角周波数ωが得られる。比較器２８は、モータ角周波数ωと速度情報ωtrainとを比較し、モータ角周波数ωが速度情報ωtrainより大きくなったとき、誘導機１の２次抵抗の温度がモータ温度限界値付近であることを検知したとして、１を出力する。なお、上述したモータ温度限界値は、一例であり、誘導機１の構造などによって任意に設定すればよい。
【００６１】
なお、本実施の形態では、駆動停止部２５の基準すべり角周波数演算部２７の演算にｄ軸電流検出値Ｉｄ、ｑ軸電流検出値Ｉｑを用いているが、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を用いても同様の効果が得ることができる。
【００６２】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる電気車の電力変換装置は、速度情報ωtrainと、インバータ角周波数ωinvと、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊またはｑ軸電流検出値Ｉｑと、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊またはｄ軸電流検出値Ｉｄと、モータ温度限界値よりも低い値に設定された二次抵抗値Ｒｒとに基づいて、誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出するようにしたので、実施の形態１と同様に、誘導機１のセンサレス制御において、ブロアの吸入口が目づまりなどによって発生するモータの回転子（２次側）の異常な温度上昇を検知し、誘導機１の２次抵抗の温度が誘導機１の温度限界値を超える前に電力変換器２の動作を停止して、モータの故障を防止することが可能である。また、実施の形態１に比してソフトウエアの演算量を減らすことが可能である。
【００６３】
なお、実施の形態１、２では、電車の速度情報ωtrainを用いているが、これに限定されるものではなく、電車以外の電気車に搭載される速度検出手段から得られた速度情報を用いてもよいことは言うまでもない。また、実施の形態１、２では、一例として、モータの二次抵抗値Ｒｒとして１１５度換算の値あるいは２３０度換算の値を使用し、異常検知値ｆovとして２×π×２Ｈｚを使用し、比較器２１の値として３０Hｚ×２πを使用しているが、これらに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明は、鉄道車両もしくは電気自動車も含む電気車などの電力変換装置に適用可能であり、特に、モータの回転子の異常な温度上昇を検知し電力変換器の動作を停止することでモータの故障を防止することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１  誘導機
２  電力変換器
３ａ，３ｂ，３ｃ  電流検出器
４  電流指令演算部
５  制御部
６  ＰＷＭ制御部
７  積分部
８  電圧指令演算部
９  ｄｑ／ｕｖｗ変換部
１０，２５  駆動停止部
１１  運転指令部
１２  パンタグラフ部
１３  車輪
１４  外部速度検出部
１５，２０  減算器
１６，１８  掛算器
１７  除算器
１９  外部速度検出部の異常検知部
２１，２４，２８  比較器
２２  論理積（ＡＮＤ）部
２３  時素（１０sec）
２６，２７  基準すべり角周波数演算部
３０  ２次抵抗温度検出部
３１  駆動停止信号出力部
ｆov  異常検知値
Ｇstop  停止信号
Ｉｄ  ｄ軸電流検出値
Ｉｄ＊  ｄ軸電流指令
Ｉｑ  ｑ軸電流検出値
Ｉｑ＊  ｑ軸電流指令
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ  相電流
Ｌｒ  モータの二次インダクタンス
Ｒｒ  モータの二次抵抗値
Ｖｄ＊  ｄ軸電圧指令
Ｖｑ＊  ｑ軸電圧指令
θ  位相
τ＊  トルク指令
ω  モータ角周波
ωinv  インバータ角周波数
ωtrain  電車の速度情報
【図１】
2011080822.tif 000017
【図２】
2011080822.tif 000018
【図３】
2011080822.tif 000019
【図４】
2011080822.tif 000020
【図５】
2011080822.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月15日(2011.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、誘導機を駆動する電力変換器と、前記電力変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記誘導機にて検出された電流と前記誘導機のモータ定数とに基づいて演算された前記誘導機のすべり角周波数と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、前記電気車の速度情報と前記２次抵抗温度検出部からの出力とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、を備えた駆動停止部を有すること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導機を駆動する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記誘導機にて検出された電流と前記誘導機のモータ定数とに基づいて演算された前記誘導機のすべり角周波数と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、
前記電気車の速度情報と前記２次抵抗温度検出部からの出力とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、
を備えた駆動停止部を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記駆動停止信号出力部は、前記電気車の速度情報が所定の値以上の場合、前記駆動停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記駆動停止信号出力部は、前記２次抵抗の温度が所定の時素以上継続した場合、前記駆動停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月8日(2011.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、誘導機を駆動する電力変換器と、前記電力変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記誘導機にて検出された電流と前記誘導機のモータ定数とに基づいて演算された前記誘導機のすべり角周波数と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、前記２次抵抗温度検出部からの出力により前記２次抵抗の温度上昇が所定の時素以上継続したことを検出する時素を有し、前記時素からの出力と前記電気車の速度情報とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、を備えた駆動停止部を有すること、を特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導機を駆動する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記誘導機にて検出された電流と前記誘導機のモータ定数とに基づいて演算された前記誘導機のすべり角周波数と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、
前記２次抵抗温度検出部からの出力により前記２次抵抗の温度上昇が所定の時素以上継続したことを検出する時素を有し、前記時素からの出力と前記電気車の速度情報とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、
を備えた駆動停止部を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記駆動停止信号出力部は、
前記電気車の速度情報が所定の値以上の場合、前記外部速度情報検出部の故障とみなす異常検知部を備え、
前記時素からの出力と前記異常検知部からの出力とに基づいて、前記駆動停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【請求項３】
前記駆動停止信号出力部は、前記２次抵抗の温度が前記時素以上継続した場合、前記駆動停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月2日(2011.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導機を駆動する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記誘導機にて検出された電流と前記誘導機のモータ定数とに基づいて演算された前記誘導機のすべり角周波数と、前記電流に基づいて演算された誘導機の速度情報と、外部速度情報検出部にて検出された電気車の速度情報と、に基づいて、前記誘導機の２次抵抗の温度上昇を検出する２次抵抗温度検出部と、
前記２次抵抗温度検出部からの出力により前記２次抵抗の温度上昇が所定の時素以上継続したことを検出する時素を有し、前記時素からの出力と前記電気車の速度情報とに基づいて、前記電力変換器の駆動動作を停止する駆動停止信号を出力する駆動停止信号出力部と、
を備えた駆動停止部を有すること、
を特徴とする電気車の電力変換装置。
【請求項２】
前記駆動停止信号出力部は、
前記電気車の速度情報が所定の値以上の場合、前記外部速度情報検出部の故障とみなす異常検知部を備え、
前記時素からの出力と前記異常検知部からの出力とに基づいて、前記駆動停止信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電気車の電力変換装置。
【国際調査報告】
2011080822.tif 000022
2011080822.tif 000023
2011080822.tif 000024
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